แนวคิดหลัก
本文針對波束空間巨量多輸入多輸出 (MIMO) 系統中,於多用戶上行鏈路波束訓練期間,遭受隨機導航干擾攻擊時,提出基於通道統計的干擾偵測和基於最小均方誤差 (MMSE) 的兩步通道估計方法。
บทคัดย่อ
文獻摘要
本研究論文探討了波束空間巨量多輸入多輸出 (MIMO) 系統在多用戶上行鏈路波束訓練期間,遭受隨機導航干擾攻擊時,所面臨的干擾偵測和通道估計問題。
系統模型與問題陳述
- 研究考慮了一個單一射頻鏈架構的波束空間巨量 MIMO 上行鏈路系統,其中基站透過正交分頻多工 (OFDMA) 技術服務多個合法用戶,同時存在一個干擾器發送干擾信號。
- 合法用戶和干擾器都採用模擬波束成形技術,基站則使用模擬組合器接收信號。
- 研究採用波束循環方案進行波束訓練,基站在每個波束週期內使用不同的波束接收信號。
- 由於干擾器的存在,基站接收到的信號包含了合法用戶信號、干擾信號和噪聲,這使得通道估計變得困難。
基於通道統計的干擾偵測
- 研究利用基站接收到的未使用導航序列的投影觀測向量進行干擾偵測。
- 基於多個投影觀測向量,建立了關於干擾存在與否的假設檢驗問題。
- 針對通道相關場景,提出了一種基於局部最具檢驗力檢驗 (LMPT) 的干擾偵測方案,並推導了其偵測概率和虛警概率的解析表達式。
基於 MMSE 的兩步通道估計
- 由於隨機干擾導航的存在,通道估計問題中存在未知參數,即干擾導航的內積。
- 提出了一種基於 MMSE 的兩步通道估計方案,首先設計了線性 MMSE 估計器來估計內積的範數,然後基於投影觀測向量的雙線性形式估計其相位差。
- 利用估計的內積,進一步估計了干擾器和用戶的通道。
模擬結果與分析
- 模擬結果驗證了所提出的 LMPT 干擾偵測器的性能,並與廣義似然比檢驗 (GLRT) 偵測器進行了比較。
- 結果表明,在中高通道相關性水平下,所提出的偵測器具有更好的偵測性能。
- 此外,還分析了所提出的通道估計方法在強弱通道相關場景下的性能,結果表明在通道相關性較高時,通道估計的均方誤差 (MSE) 較低。
主要貢獻
- 提出了一種考慮空間相關通道衰落的隨機導航干擾攻擊下的多用戶上行鏈路波束訓練模型。
- 提出了一種基於通道統計的 LMPT 干擾偵測方案,並推導了其性能指標的解析表達式。
- 提出了一種基於 MMSE 的兩步通道估計方法,用於估計干擾器和用戶的通道。
- 通過模擬驗證了所提出的干擾偵測和通道估計方法的有效性。
สถิติ
在通道相關係數為 0.5 的指數相關模型下,與基準相比,該偵測器的偵測概率提高了 32.22%。
當通道相關係數為 0.8 時,通道估計的均方誤差 (MSE) 達到 -15.93 dB,在通道相關係數為 0.2 時性能更好。